JP2004001221A - 構造を有する研摩用品 - Google Patents

Abstract

【課題】高レベルの持続性を有する、ローディング耐性でありかつ安価な研摩用品を提供すること。
【解決手段】バインダー中に分散された複数の研摩グレインを有する研摩コンポジットを少なくとも一主要表面上に支持する裏材料を有する被覆研摩用品であって、該コンポジットが少なくとも１種の予め定められた形状を有し、該コンポジットが予め定められた配列で配置されている被覆研摩用品。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接着されたコンポジット研摩材を有する裏材料を有する研摩用品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研摩用品、特に細かいグレードの用品に伴う２種の主要な問題は、ローディングおよび製品の持続性である。ローディングは、研摩グレイン間の空間が削りくず（すなわち、研摩されているワークピースから除去された材料）で満たされ、それが盛り上がることにより引き起こされる問題である。たとえば、木材にヤスリがけする場合は、オガクズの粒子が研摩グレインの間に止どまり、そのことにより研摩グレインのカット能力が低下し、木材ワークピースの表面の焼けの可能性が生じる。
【０００３】
米国特許第２２５２６８３号（アルバートソン）（特許文献１）には、裏材料および樹脂状接着剤により裏材料に接合された複数の研摩グレインを有する研摩材が開示されている。製造中において、樹脂状接着剤が硬化される前には、研摩用品はパターンを有する加熱されたモールド中に位置させられる。逆のパターンが裏材料に転写される。
【０００４】
米国特許第２２９２２６１号（アルバートソン）（特許文献２）には、その上に研摩被覆を有する繊維状裏材料を有する研摩用品が開示されている。研摩被覆はバインダー中に埋め込まれた研摩粒子を有する。バインダーが硬化されない場合は、研摩被覆は複数のリッジ（ｒｉｄｇｅｓ）を有する圧力ダイで処理される。このことにより、垂直および水平方向に矩形溝がエンボスされた研摩被覆となる。
【０００５】
米国特許第３２４６４３０号（ハースト）（特許文献３）には、熱可塑性接着剤で含浸された繊維状裏材料を有する研摩用品が開示されている。この裏材料が連続リッジパターンで処理された後に、接合系および研摩グレインが設けられる。このことにより、研摩グレインの高および低リッジを有する研摩用品が得られる。
【０００６】
米国特許第４５３９０１７号（オーガスチン）（特許文献４）には、裏材料、裏材料上のエラストマー性材料の支持層、および支持層に接着された研摩被覆を有する研摩用品が開示されている。研摩被覆はバインダーにわたって分散された研摩グレインからなる。さらに、研摩被覆はパターンの形状となりうる。
【０００７】
米国特許第４７７３９２０号（チャスマンら）（特許文献５）には、フリーラジカル硬化性バインダーにわたって分散された研摩グレインから形成された研摩コンポジットを有する研摩ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）用品が記載されている。また、この特許はこの研摩コンポジットはロトグラビアロールによりパターンに形成しうることを開示している。
【０００８】
上述の特許により製造された研摩用品のいくつかは耐ローディング性および製造に安価であるけれども、これらは高レベルの持続性に欠ける。研摩用品が従来の方法で作製される場合は、接着剤またはバインダー系は硬化前または硬化中に流動し得、そのことにより、製品の持続性に悪影響を与える。
【０００９】
高レベルの持続性を有する、ローディング耐性でありかつ安価な研摩用品が望まれている。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第２２５２６８３号明細書
【特許文献２】
米国特許第２２９２２６１号明細書
【特許文献３】
米国特許第３２４６４３０号明細書
【特許文献４】
米国特許第４５３９０１７号明細書
【特許文献５】
米国特許第４７７３９２０号明細書
【００１１】
【発明の要旨】
本発明は構造を有する研摩用品、およびこのような用品を調製する方法を提供する。
【００１２】
一局面では、本発明は、少なくとも一主要表面上に、バインダー中に分散された複数の研摩グレインを有する研摩コンポジットを支持する裏材料を有する被覆研摩用品を包含する。バインダーは研摩グレインを分散するための媒体として機能し、これは裏材料に研摩コンポジットを接合する。研摩コンポジットは、たとえば、ピラミッド状のような予め定められた形状を有する。使用前には、個々の研摩グレインが予め定められた形状の面を越えて突出しないことが好ましい。与えられた形状の寸法は実質的に均一とされうる。さらに、コンポジットは予め定められた配列で配置される。この予め定められた配列は一定の繰り返しを示しうる。予め定められた配列の繰り返しパターンはリニア形状またはマトリックスの形状でありうる。
【００１３】
他の局面では、本発明は、照射硬化性バインダー中に分散された複数の研摩グレインを有する研摩コンポジットを少なくとも一主要表面上に支持する裏材料を有する被覆研摩用品を包含する。この研摩コンポジットは予め定められた配列で配置された予め定められた形状を有する。
【００１４】
研摩コンポジットの正しい特性は、高レベルの持続性を有する研摩用品を提供する。さらに、この持続性は優れた性能を提供する。
【００１５】
さらに他の局面では、本発明は以下の工程を包含する。被覆研摩用品の作製方法を提供する。
（１）バインダーと複数の研摩グレインとの混合物を含むスラリーを製造用具上に導入する工程；
（２）裏材料の片側の主要表面をスラリーが濡らすように製造用具の外側表面に裏材料を導入することにより、中間用品を形成する工程；
（３）上記中間用品が製造用具の外側表面から分離する前にバインダーを少なくとも部分的に硬化またはゲル化させることにより、被覆研摩用品を形成する工程；および
（４）上記被覆研摩用品を製造用具から除去する工程。
【００１６】
この４工程は連続的に行うことが好ましく、そのことが被覆研摩用品の効率的な作製方法を提供する。いずれかの製造法の実施態様において、スラリーが製造用具に導入された後に、スラリーは硬化またはゲル化の前に認められる流動を示さない。
【００１７】
さらに他の局面では、本発明は、以下の工程を包含する被覆研摩用品を作製する方法を提供する。
（１）バインダーと複数の研摩グレインとの混合物を含むスラリーを、このスラリーが裏材料の前側を濡らすように裏材料上に導入することにより、中間用品を形成する工程；
（２）外側表面を有する製造用具に上記中間用品を導入する工程；
（３）中間用品が製造用具の外側表面から分離する前に少なくとも部分的にバインダーを硬化またはゲル化させることにより、被覆研磨用品を形成する工程；および
（４）上記製造用具から被覆研摩用品を除去する工程。
【００１８】
この４工程は連続的に行うことが望ましく、そのことが被覆研摩用品を作製するための効率的な方法を提供する。いずれかの製造法の実施態様において、スラリーが製造用具に導入された後に、このスラリーは硬化またはゲル化前に認められる流動を示さない。
【００１９】
【詳細な説明】
本発明は構造を有する研摩用品およびこのような用品を作製する方法を提供する。ここで用いる「構造を有する研摩用品」と言う用語は、バインダー中に分散された研摩グレインを有するコンポジットが予め定められた形状を有し、これらが予め定められた配列で配置されている研摩用品を意味する。
【００２０】
図１において、被覆研摩用品１０は一主要表面上に研摩コンポジット１４を支持する裏材料１２を有する。研摩コンポジットはバインダー１８中に分散された複数の研摩グレイン１６を有する。この特定の実施態様において、バインダーは研摩コンポジット１４を裏材料１２に接合する。研摩コンポジットは視認できる形状を有する。被覆研摩用品が使用される前にその形状の平面を越えて突出していない研摩グレインを用いることが好ましい。表面を研摩するために被覆研摩用品が用いられるにつれて、このコンポジットは分解し、未使用の研摩グレインが現れる。
【００２１】
本発明の裏材料に好ましい材料には、ポリマーフィルム、紙、布、金属フィルム、バルカンファイバー、不織基材、これらの組み合わせおよびこれらの処理品が含まれる。裏材料は、ポリエステルフィルムのようなポリマーフィルムであることが好ましい。いくつかの場合に、裏材料は紫外線照射に対して透明であることが望ましい。また、フィルムは、研摩コンポジットの裏材料に対する接着を促進するためにポリエチレンアクリル酸のような材料で下塗りすることが好ましい。
【００２２】
被覆研摩用品を形成した後に、裏材料は他の基材にラミネートされうる。たとえば、裏材料は、金属板のようなより堅いより剛性の基材にラミネートされることにより、剛性支持体上に支持された正確な研摩コンポジットを有する被覆研摩用品が提供される。
【００２３】
研摩コンポジットを有さない裏材料の表面は感圧接着剤またはフックおよびループ型取り付け装置を有し得、そのことにより、この研摩用品はバックアップパッドに固定されうる。この目的に適する感圧接着剤の例には、ゴムベースの接着剤、アクリレートベースの接着剤およびシリコーンベースの接着剤が含まれる。
【００２４】
研摩コンポジットは、未硬化または未ゲル化バインダー中に分散された複数の研摩グレインを含有するスラリーから形成される。硬化またはゲル化において、研摩コンポジットは固形化、すなわち予め定められた形状および予め定められた配列に固定される。
【００２５】
研摩グレインのサイズは約０．５〜約１０００μｍ、好ましくは約１〜約１００μｍの範囲でありうる。しばしば、狭い粒子サイズの分散は、研摩されるワークピースにより細かい仕上げを提供しうる研摩用品を提供する。本発明に適する研摩グレインの例には、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ガーネット、ダイヤモンド、立方体窒化ボロン、およびこれらの混合物が含まれる。
【００２６】
バインダーはその中に研摩グレインが分散されうる媒体を提供する必要がある。好ましくは、このバインダーは比較的迅速に硬化またはゲル化することにより研摩用品を素早く製造可能とする。比較的速くゲル化するけれども、完全硬化するのにより長時間を要するバインダーもある。ゲル化は、硬化が始まるまでコンポジットの形状を維持する。速く硬化するか、または速くゲル化するバインダーにより高い持続性の研摩コンポジットを有する被覆研摩用品が得られる。本発明に好ましいバインダーの例には、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、アクリレート化イソシアヌレート樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリレート化ウレタン樹脂、アクリレート化エポキシ樹脂、グルーおよびこれらの混合物が含まれる。バインダーは熱可塑性樹脂でもよい。
【００２７】
用いられるバインダーに依存して、熱、赤外線、電子線、紫外線照射または可視光照射のようなエネルギー源により硬化またはゲル化を行いうる。
【００２８】
上述のように、バインダーは照射硬化性であるうる。照射硬化性バインダーは照射エネルギーにより少なくとも部分的に硬化されるか、または少なくとも部分的に重合されうるいずれかのバインダーである。典型的には、これらのバインダーはフリーラジカル機構により重合される。好ましくは、これらは、アクリレート化ウレタン、アクリレート化エポキシ、垂れ下がったα，β−不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト誘導体、エチレン性不飽和化合物、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソシアネート、およびこれらの混合物からなる群から選択される。
【００２９】
アクリレート化ウレタンはヒドロキシ末端イソシアネート（ＮＣＯ）伸張ポリエステルまたはポリエーテルのジアクリレートエステルである。市販されているアクリレートウレタンの代表例には、モートン・チオコール社から得られるユビタン７８２、およびラドキュア・スペシャルティーズ社より得られるＣＭＤ６６００、ＣＭＤ８４００およびＣＭＤ８８０５が含まれる。アクリレート化エポキシは、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリレートエステルのようなジアクリレートエステルである。市販されているアクリレート化エポキシの例には、ラドキュア・スペシャルティーズ社より得られるＣＭＤ３５００、ＣＭＤ３６００およびＣＭＤ３７００が挙げられる。アミノプラスト誘導体は少なくとも１．１個の垂れ下がったα，β−不飽和カルボニル基を有し、これらはここに参照として挙げる米国特許第４，９０３，４４０号にさらに記載されている。
【００３０】
エチレン性不飽和化合物には、炭素、水素および酸素、および必要に応じて、窒素およびハロゲンの原子を含むモノマーまたはポリマー化合物が含まれる。一般に、酸素および窒素原子はエーテル、エステル、ウレタン、アミドおよび尿素基中に存在する。このような材料の例は、すでにここに参照として挙げた米国特許第４，９０３，４４０号にさらに記載されている。少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソシアネート誘導体およびイソシアヌレート誘導体は、ここに参照として挙げる米国特許第４，６５２，２７４号に記載されている。上述の接着剤はフリーラジカル重合機構により硬化する。
【００３１】
本発明の研摩用品に好ましい他のバインダーには、ここで参照として挙げる米国特許第４，３１８，７６６号に記載の照射硬化性エポキシ樹脂が含まれる。この型の樹脂は、好ましくは、紫外線照射により硬化される。このエポキシ樹脂はヨードニウム光開始剤により開始されるカチオン重合機構により硬化される。
【００３２】
エポキシ樹脂とアクリレート樹脂との混合物も用いうる。このような樹脂混合物の例は、ここに参照として挙げる米国特許第４，７５１，１３８号に記載されている。
【００３３】
バインダーが紫外線照射により硬化される場合は、フリーラジカル重合を開始させるために光開始剤を必要とする。この目的に好ましい光開始剤の例には、有機パーオキシド、アゾ化合物、キノン、ベンゾフェノン、ニトロソ化合物、アクリルハライド、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、トリアクリルイミダゾール、ビスイミダゾール、クロロアルキルトリアジン、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、チオキサントンおよびアセトフェノン誘導体が含まれる。好ましい光開始剤は２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニル−１−エタノンである。
【００３４】
バインダーが可視照射で硬化される場合は、光開始剤はフリーラジカル重合を開始させることが必要とされる。この目的のために好ましい光開始剤の例は、ここに参照として挙げる米国特許第４，７３５，６３２号、第３欄、第２５行から第４欄第１０行、第５欄第１〜７行、第６欄第１〜３５行に記載されている。
【００３５】
研摩グレインのバインダーに対する重量比は、一般に、１部のバインダーに対して約４〜１部の研摩グレイン、好ましくは１部のバインダーに対して約３〜２部の研摩グレインの範囲である。この割合は研摩グレインのサイズおよび用いるバインダーの型に依存して変化する。
【００３６】
被覆研摩用品は、裏材料と研摩コンポジットとの間に設けられる任意の被覆を有しうる。この被覆は研摩コンポジットを裏材料に接合する機能を果たす。この被覆はコンポジットを調製するのに好ましいバインダー材料の群から調製されうる。
【００３７】
研摩グレインおよびバインダーの他にも研摩コンポジットは他の材料を含みうる。この材料は添加剤と呼ばれ、カップリング剤、湿潤剤、染料、顔料、可塑剤、フィラー、剥離剤、研摩補助剤およびこれらの混合物が含まれる。コンポジットはカップリング剤を含むことが好ましい。カップリング剤を添加することにより、研摩コンポジットを形成するために用いるスラリーの被覆粘度を著しく低下させうる。本発明に好ましいこのようなカップリング剤の例には、有機シラン、ジルコアルミネートおよびチタネートが含まれる。カップリング剤の量は、一般に、バインダーの５重量％未満、好ましくは１重量％未満である。
【００３８】
研摩コンポジットは少なくとも１種の予め定められた形状を有し、これらは予め定められた配列で配置される。一般に、予め定められた形状は一定の周期で繰り返される。この繰り返し形状は１方向的であるか、好ましくは２方向的である。表面プロファイルは繰り返し形状の再現性および持続性の指標である。表面プロファイルは以下の試験により決定されうる。
【００３９】
表面プロファイル試験
試験される研摩用品を平坦表面上に置き、プロファイロメーター（東京精密社、日本、より市販のサーフコム・プロファイロメーター）由来のプローブ（半径５μｍ）で研摩コンポジットをトラバースした。このプローブは形状の配列に対して垂直に、かつ研摩用品の裏材料の平面に対して平行にトラバースした。当然であるが、プローブは研摩材の形状に接触する。プローブのトラバース速度は０．３ｍｍ／秒である。データ分析機は、東京精密社、日本、から得られるサーフライザー表面テクスチャ分析計で行った。このデータ分析機は、プローブが研摩用品のコンポジットをトラバースおよび接触するにつれて研摩コンポジットの形状のプロファイルをグラフ化する。本発明の場合は、グラフは繰り返し形状の一定の周期的な特徴を示す。用品の一領域のグラフを用品の他の領域のグラフと比較した場合に、出力の倍率および周波数は本質的に同一である。このことは、ランダムなパターンではなく、すなわち、非常に明確で正確な繰り返しパターンが存在することを意味する。
【００４０】
研摩コンポジットの形状は一定の周期において繰り返えされる。典型的には、研摩コンポジットは高い頂点（すなわち、領域）と低い頂点（すなわち、領域）とを有する。データ分析機から得られる高い頂点値はそれぞれ１０％内であり、データ分析機から得られる低い頂点値はそれぞれ１０％内である。
【００４１】
得られたプロファイルの例を図３に示す。パターンの周期性は「ａ’」で示す距離である。高い頂点値距離は「ｂ’」のマークであり、低い頂点値距離は「ｃ’」のマークである。
【００４２】
表面プロファイル試験の代わりに以下の操作を用いうる。たとえば、図１に示すように、研摩用品の断面試料を撮る。ついで、この試料をホルダーに置き、試料を顕微鏡で観察する。試料を見るために走査電子顕微鏡および光学顕微鏡のいずれをも用いうる。ついで、ホルダー中の試料の表面を従来のいずれかの方法により磨き、試料を顕微鏡で見る場合に表面がきれいになるようにする。試料を顕微鏡で見、この試料のマイクロ写真を撮る。ついで、このマイクロ写真をデジタル化する。この工程中に、ｘおよびｙ座標に割り当てることにより、研摩コンポジットの予め定められた形状および予め定められた配列を地図化する。
【００４３】
第１試料と同様にして研摩用品の第２試料を調製する。第２試料は第１試料と同一平面を有しなければならず、そのことにより、第２試料の配列および形状が第１試料のそれらと同一のタイプであることを確実とする。第２試料をデジタル化した場合に、２個の試料のｘおよびｙ座標が１０％を越えて異ならなければ、形状および配列が予め定められたと結論しうる。座標が１５％を越えて異なる場合は、形状および配列はランダムであり、予め定められていないと結論される。
【００４４】
図１、６、７および１８に示すように、明確な頂点により特徴づけられる研摩コンポジットにおいて、デジタル化されたプロファイルは配列にわたって異なる。言い替えると、頂点は外観において谷と異なる。したがって、第２の試料が調製される場合に、第２試料の断面が第１試料の断面と正確に対応するように、すなわち、頂点は頂点に、谷は谷に対応するように注意する必要がある。しかしながら、頂点または形状のそれぞれの領域は、頂点または形状の他の領域と実質的に同一の幾何配置を有する。したがって、頂点または形状の一領域におけるあるデジタル化されたプロファイルについて、頂点または形状の他の領域における他のデジタル化したプロファイルが第１領域と本質的に同一であることを見出しうる。
【００４５】
本発明の研摩用品がより持続性であるほど、ワークピースに研摩用品により付与される仕上げが持続性となる。得られたプロファイルを有する研摩用品は高レベルの持続性を有する。というのも、研摩コンポジットの頂点の高さは通常１０％を越えて変化しないからである。
【００４６】
本発明の被覆研摩用品は従来の被覆研摩用品と比べていくつかの利点を示す。ある場合には、研摩用品は、予め定められた配列により位置させた研摩コンポジットを有さない研摩用品よりも長い寿命を有する。コンポジットの間の空間は削りくずを研摩用品から逃がすための手段を提供し、そのことにより、ローディングおよび使用中に生じる熱を減少させる。さらに、本発明の被覆研摩用品は表面において均一な摩耗および均一なグラインド力を示しうる。研摩用品を用いるにしたがって、研摩グレインは抜け落ち、新しい研摩グレインが露出し、そのことにより、研摩製品は長寿命、高く維持された研摩速度および製品の寿命にわたる表面仕上げの持続を有する。
【００４７】
予め定められた配列で配置される研摩コンポジットは広範囲の形状および間隔にわたって変化しうる。図４および５に、リニアな曲線溝を示す。図６および７に、ピラミッド形状を示す。図８および９に、リニアな溝を示す。図１に、同一寸法および形状の突出１４、および３面体プリズムエレメントから作製される構造表面を示す。図３に、ステップ３１およびランド３２の連続を示す。
【００４８】
それぞれのコンポジットは、１個以上の平坦表面で定められる境界を有する。たとえば、図１では、平坦境界は１５の番号で示される。図３では、平坦境界は３３の番号で示される。好ましくは、研摩グレインは平坦境界の上に突出しない。このような構成により、グラインドの削りくずに起因するローディングの量が研摩用品において低減されると考えられる。平坦境界を調節することにより、研摩コンポジットはより持続的に再生される。
【００４９】
コンポジットの最適形状は特定の研摩用途に依存する。コンポジットの領域密度、すなわち、単位面積当たりのコンポジットの数、が変化すれば異なる特性が得られる。たとえば、より高い領域密度はグラインディング中においてより低いコンポジット当たりの単位圧を提供し、そのことにより、より細かい表面仕上げを提供する。連続頂点の配列は、可撓性製品が得られるように配置されうる。オフハンドグラインディング用途のような中位の単位圧のためには、約０．３〜約１の範囲のアスペクト比の研摩コンポジットが好ましい。本発明の利点は、隣接形状上の対応点間の最大距離が１ｍｍを下回り、特に０．５ｍｍを下回りうることである。
【００５０】
本発明の被覆研摩用品は以下の操作により調製されうる。まず、研摩グレインおよびバインダーを含有するスラリーを製造用具に導入する。第２に、前側および裏側を有する裏材料を製造用具の外側表面に導入する。スラリーは裏材料の前側を濡らすことにより中間用品を形成する。第３に、バインダーが少なくとも部分的に硬化またはゲル化され、その後製造用具の外側表面から中間用品が除去される。第４に、製造用具から被覆研摩用品が除去される。好ましくは、４工程は連続的に行なわれる。
【００５１】
本発明の方法の模式的な工程図を図２に示す。スラリー１００は圧力または重力により充填口１０２から製造用具１０４上に流れ、その中のキャビティ（非表示）中に満たされる。スラリー１００がキャビティを完全に満たさない場合は、得られる被覆研摩用品は研摩コンポジットの表面上および／または研摩コンポジットの内部にボイドまたは微小な不完全部分を有する。製造用具にスラリーを導入する他の方法にはダイ被覆および真空ドロップダイ被覆が含まれる。
【００５２】
製造用具１０４に導入される前にスラリー１００は加熱されることが好ましい。典型的には、４０〜９０℃の範囲の温度に加熱される。スラリー１００が加熱される場合は、それは製造用具１０４のキャビティ中により容易に流れ、そのことにより、不完全部分が最低限となる。研摩スラリーの粘度はいくつかの理由で精密に制御することが好ましい。たとえば、粘度が高過ぎると研摩スラリーを製造用具に導入することが困難となる。
【００５３】
製造用具１０４はベルト、シート、被覆ロール、被覆ロール上に装着されたスリーブまたはダイでありうる。製造用具１０４は被覆ロールであることが好ましい。典型的には、被覆ロールは２４および４５ｃｍの間の直径を有し、金属のような剛性材料で構成される。製造用具１０４が一旦被覆装置上に装着されると、これは出力駆動モータにより駆動される。
【００５４】
製造用具１０４は表面上に少なくとも１個の特定された形状の予め定められた配列を有する。これは本発明の用品の研摩コンポジットの予め定められた配列および特定形状の逆（ｉｎｖｅｒｓｅ）である。この方法のための製造用具は金属、たとえば、ニッケルから調製されうるけれども、プラスチックの用具も用いうる。金属製の製造用具は、彫り込み、ホビング（ｈｏｂｂｉｎｇ）、所望の形状に機械加工された複数の金属部分を束として組み立てること、または他の機械的手段、または電気的形成により作製される。好ましい方法はダイヤモンド加工（ｄｉａｍｏｎｄｏ　ｔｕｒｎｉｎｇ）である。このような技術は、ポリマー科学および技術百科、第８巻、ジョン・ワイレイ＆サンズ社、１９６８年、第６５１〜６５５頁、および米国特許第３，６８９，３４６号、第７欄、第３０〜５５行にさらに記載されており、これらすべてをここに参照として挙げる。
【００５５】
ある場合には、オリジナルの用具からプラスチックの製造用具を複製しうる。金属用具と比較した場合のプラスチック用具の利点はコストである。ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂は金属用具上でその溶融温度においてエンボス可能であり、金属用具の熱可塑性レプリカを提供する。このプラスチックのレプリカも製造用具として用いうる。
【００５６】
照射硬化性バインダーのためには、製造用具は、典型的には３０〜１４０℃の範囲に加熱され、そのことにより、より容易な処理および研摩用品の剥離を提供する。
【００５７】
裏材料１０６は巻き戻しステーション１０８から出発し、ついで、アイドラーロール１１０およびニップロール１１２を通過することにより適当な張力を得る。ニップロール１１２は、裏材料１０６をスラリー１００に押しつけ、そのことによりスラリーを裏材料１０６に濡らしつけ、中間用品を形成する。
【００５８】
中間用品が製造用具１０４を離れる前にバインダーが硬化またはゲル化される。ここで用いられる「硬化」と言う用語は固体状態に重合させることを意味する。「ゲル化」はほぼ固体状に非常に粘性となることを意味する。硬化またはゲル化の後に研摩コンポジットの被覆研摩用品が製造用具１０４から分離した後は、研摩コンポジットの特定形状は変化しない。ある場合には、まずバインダーがゲル化され、ついで、中間用品が製造用具１０４から除去されうる。ついで、バインダーがその後硬化される。寸法的な特徴が変化しないために、得られる被覆研摩用品は非常に正確なパターンを有する。したがって、被覆研摩用品は製造用具１０４の逆のレプリカ（ｉｎｖｅｒｓｅ　ｒｅｐｌｉｃａ）である。
【００５９】
バインダーは、熱、赤外線照射または、電子線照射、紫外線照射または可視光照射のような他の照射エネルギーのようなエネルギーを提供するエネルギー源１１４により硬化またはゲル化される。用いるエネルギー源は、用いられる特定の接着剤および裏材料に依存する。縮合硬化性樹脂は熱、ラジオ周波数、マイクロ波または赤外線照射により硬化されうる。
【００６０】
付加重合性樹脂は、熱、赤外線、または好ましくは電子線照射、紫外線照射または可視光照射により硬化されうる。好ましくは、電子線照射は０．１〜１０Ｍｒａｄ、より好ましくは１〜６Ｍｒａｄの線量レベルを有する。紫外線照射は２００〜７００ｎｍ、より好ましくは２５０〜４００ｎｍの範囲の波長を有する非粒子照射である。可視照射は４００〜８００ｎｍ、より好ましくは４００〜５５０ｎｍの間の範囲の波長を有する非粒子照射である。紫外線照射が好ましい。一定のレベル照射における硬化速度はバインダーの厚さ、ならびに密度、温度および組成物の特性に依存して変化する。
【００６１】
被覆研摩用品１１６は製造用具１０４から出発し、アイドラロール１１８を横切って巻き取りスタンド１２０に達する。研摩コンポジットは裏材料に良好に接着する必要がある。そうでなければ、コンポジットが製造用具１０４に残ることとなる。被覆研摩用品１１６の剥離を増大させるために、製造用具１０４は、シリコーン材料のような剥離剤で被覆されるか、それらを含有することが好ましい。
【００６２】
用いられる特定のパターンおよび研摩用品に意図される用途に依存して、研摩用品は使用前に可撓化されることが好ましい場合もある。
【００６３】
また、研摩用品は以下の方法によっても製造される。第１に、バインダーと複数の研摩グレインとの混合物を有するスラリーが前側および裏側を有する裏材料に導入される。このスラリーは裏材料の前側を濡らし、中間用品を形成する。第２に、中間用品が製造用具に導入される。第３に、中間用具が製造用具の外側面から分離する前にバインダーが少なくとも部分的に硬化またはゲル化され、研摩用品が形成される。第４に、研摩用品が製造用具から除去される。好ましくは、この工程は連続的に行なわれる。そのことにより、被覆研摩用品を調製するための効率的な方法が提供される。
【００６４】
第２の方法は、第１の方法とほぼ同様であるが、最初にスラリーが製造用具にではなく裏材料に設けられる点で異なる。たとえば、スラリーは巻き戻しステーション１０８とアイドラロール１１０との間において裏材料に設けうる。第２の方法の他の工程および条件は第１の方法と同様である。製造用具の表面の特定の構成に依存して、第１の方法の代わりに第２の方法を用いことが好ましい。
【００６５】
第２の方法では、スラリーは、ダイ被覆、ロール被覆または真空ダイ被覆のような方法により裏材料の前側に設けられうる。スラリーの重量は裏材料の張力およびニップ圧およびスラリーの流速により調製されうる。
【００６６】
以下の非限定的な実施例により本発明をさらに説明する。実施例におけるすべての重量はｇ／ｍ^２で与えられる。以下の実施例のすべての割合は重量基準である。実施例で用いる溶融アルミナは白色溶融アルミナである。
【００６７】
【実施例】
実施例において以下の略号を用いた。
【表１】

【００６８】
乾燥押し引き試験
研摩用品を直径２．５４ｃｍのディスクとした。二重被覆転写テープを裏材料の裏側にラミネートした。ついで、被覆研摩用品を直径２．５４ｃｍのファインセ−イットの商標のバックアップパッド、ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング社、セント・ポール、ミネソタより市販されている、に押し付けた。ワークピースはウレタン下塗りを有する４５ｃｍ×７７ｃｍ金属板とした。このタイプのプライマーは自動車ペイント業界で通常用いられる。被覆研摩用品を用いて、手で、シート上を約三十（３０）２．５４ｃｍ×２２ｃｍの位置を研摩した。作業者の手は前後に移動しストロークを形成した。カット、すなわち、除去されたプライマーのマイクロメーターにおける量を１００ストロークの後に測定した。エルコメーター・インスツルメント社、マンチェスタ、イングランド、より得られるエルコメーター測定機で塗料の厚さを測定した。仕上げ、すなわち、金属下塗り板の表面仕上げを１０〜１００ストロークの後に測定した。ローク・テイラー・ホブソン社、ライチェスター、イングランド、より得られるサートロニック３プロファイロメーター用いて仕上がり（Ｒａ）を測定した。Ｒａはマイクロインチにおけるスクラッチサイズの算術平均とした。
【００６９】
湿潤押し引き試験
流水下で下塗り金属板表面で行うこと以外は乾燥押し引き試験と同様にして湿潤押し引き試験を行った。
【００７０】
実施例１〜５
実施例１〜５の被覆研摩用品では、本発明の研摩用品の種々の形状および配列を説明する。これらの用品はバッチ法の手法により作製した。実施例１はＬＰ１配列を、実施例２はＬＰ２配列を、実施例３はＬＰ３配列を、実施例４はＬＰ４配列を、そして実施例５はＣＣ配列を説明する。
【００７１】
製造用具は配列の逆を有する１６ｃｍ×１６ｃｍスクエアのニッケル板とした。製造用具は従来の電子形成法により作製した。裏材料は、フィルムを下塗りするためにＣＦ_４コロナで処理したポリエステルフィルム（厚さ０．５ｍｍ）とした。バインダーは、９０％ＴＭＤＩＭＡ２／１０％ＩＢＡ／１０％ＰＨ１接着剤からなる。研摩グレインは溶融アルミナ（平均粒子寸法４０μｍ）とし、そしてスラリー中の研摩グレインとバインダーとの重量比を１：１とした。このスラリーを製造用具に塗布した。ついで、ポリエステルフィルムをスラリー上に設け、ゴムロールをポリエステルフィルム上に通過させることにより、フィルムの表面をスラリーで濡らした。ついで、スラリーを有する製造用具および裏材料を紫外線に露出することにより接着剤を硬化させた。それぞれの試料の用品を、４００ワット／インチにおいて４０フィート／分の速度で運転されるＡＥＴＥＫ紫外線ランプに３回通過させた。ついで、それぞれの試料の用品を製造用具から除去した。実施例１〜５の研摩用品を乾燥押し引き試験および湿潤押し引き試験で試験した。乾燥押し引き試験の結果を表１に、湿潤押し引き試験の結果を表２に示す。図１０に、実施例１の被覆研摩用品のための表面プロファイル試験のアウトプットを示す。
【００７２】
【表２】

【００７３】
【表３】

【００７４】
実施例６
配列をＬＰ５とすること以外は実施例１〜５の用品を調製するのに用いたのと同様にして、実施例６の被覆研摩用品を作製した。湿潤押し引き試験の結果を以下の表３に示す。
【００７５】
比較例Ａは、ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング社、セント・ポール、ミネソタより市販されているグレード６００ウェットオアドライ・ＴＲＩ−Ｍ−ＩＴＥ紙被覆研摩材料とした。
【００７６】
比較例Ｂは、ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング社、セント・ポール、ミネソタより市販されているグレード３２０ウェットオアドライ・ＴＲＩ−Ｍ−ＩＴＥ紙被覆研摩材料とした。
【００７７】
【表４】

【００７８】
以上の結果より、これらの形状はシャープな特徴（ｆｅａｔｕｒｅｓ）、すなわち、ポイントまたはリッジのいずれかを有することがもっとも効果的であり、フラットな特徴を有するこれらの形状はプライマーの除去において効果的でないことがわかる。さらに、ＣＣ配列は静的に可撓性（ｑｕｉｅｔ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ）であるがＬＰ３配列は限られた可撓性を示した。
【００７９】
実施例６の用品（ＬＰ５配列）はパターンにおいて指向性を有する。実施例６の用品を、改変乾燥押し引き試験で試験した。その際に、１ストロークを前進または後退の一方向における移動とした。結果を以下の表４に示す。
【００８０】
【表５】

【００８１】
実施例７〜 １１
１２μｍの平均粒子寸法を有する溶融アルミナグレインを用いること以外は実施例１〜５の操作と同様にして、実施例７〜１１の被覆研摩用品を作製した。実施例７ではＬＰ２配列を説明し、実施例８ではＬＰ１配列を説明し、実施例９ではＣＣ配列を説明し、実施例１０ではＬＰ５配列を説明し、そして実施例１１ではＬＰ３配列を説明する。これらの実施例の研摩用品は湿潤押し引き試験で試験し、試験結果を以下の表５に示す。
【００８２】
比較実施例Ａは、ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング社、セント・ポール、ミネソタより市販されているグレード６００ウェットオアドライ・ＴＲＩ−Ｍ−ＩＴＥのウエイト紙とした。
【００８３】
【表６】

【００８４】
実施例 １２ 〜 １４
９０μｍの平均粒子サイズを有する溶融アルミナグレインを用いること以外は実施例１〜５に記載の方法と同様にして、実施例１２〜１４の研摩用品を作製した。実施例１２ではＬＰ３配列を、実施例１３ではＬＰ５配列を、実施例１４ではＣＣ配列を説明する。これらの実施例の研摩用品を乾燥押し引き試験で試験した。結果を表６に示す。
【００８５】
比較例Ｂは、ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング社、セント・ポール、ミネソタより市販されているグレード３２０・ウェットオアドライ・ＴＲＩ−Ｍ−ＩＴＥのＡウエイト紙とした。
【００８６】
【表７】

【００８７】
表７では、乾燥押し引き試験において、４０μｍの平均粒子寸法を有する研摩用品（実施例３）と１２μｍの平均粒子寸法を有する研摩用品（実施例１１）との性能の比較を示す。
【００８８】
【表８】

【００８９】
ＬＰ３配列において、カットは研摩グレインの特定のサイズよりもコンポジットの配列および形状により依存する。従来は、用いる研摩グレインのサイズはカットに著しく影響すると考えられてきた。この現象は驚くべきことであり、当業界で一般に考えられてきたのとは逆である。
【００９０】
実施例 １５ 〜 １６ 、および比較例 Ｃ および Ｄ
これらの実施例では、従来の被覆研摩用品と本発明の被覆研摩用品との性能を比較する。これらの実施例の被覆研摩用品は連続法により作製され、カットを除去されたプライマーのグラムにおける量とすること以外は乾燥押し引き試験と同様にして試験した。さらに、試験の終わりに表面仕上げをとり、ＲａおよびＲＴＭの両方をマイクロインチにおいて測定した。ＲＴＭは最も深いスクラッチの秤量された平均測定とした。結果を表８に示す。
【００９１】
図２に示したのと実質的同様の装置でこれらの実施例のための被覆研摩用品を調製した。研摩グレインを含有するスラリー１００を製造用具１０４に充填口１０２から導入した。ついで、スラリー１００が裏材料の表面を濡らし、中間用品を形成するように、裏材料を製造用具１０４に導入した。裏材料は圧力ロール１１２を用いてスラリー１００に押し付けた。スラリー１００中のバインダーを硬化させることにより被覆研摩用品を形成した。ついで、製造用具１０４から被覆研摩用品を除去した。スラリーおよび裏材料は実施例１で用いたのと同一の材料を用いた。バインダーの温度を３０℃、そして製造用具の温度を７０℃とした。
【００９２】
実施例 １５ 〜 １６
実施例１５および１６において、製造用具上でスラリーを硬化させるように紫外線ランプを位置させた。実施例１５では、製造用具はＬＰ６配列を有するグラビアロールとした。実施例１６では、製造用具はＣＣ配列を有するグラビアロールとした。
【００９３】
比較例 Ｃ および Ｄ
比較例ＣおよびＤにおいては、製造用具から除去された後にスラリーが硬化されるように紫外線ランプを位置させた。したがって、中間用品が製造用具に残される時と、接着剤が硬化またはゲル化される時との間に時間のズレが生じる。この遅れにより接着剤が流動し、コンポジットの配列および形状が変化する。比較例Ｃにおいて、製造用具はＣＣ配列を有し、比較例Ｄにおいて製造用具はＬＰ６配列を有していた。
【００９４】
従来の被覆研摩用品と比較した場合に、本発明の被覆研摩用品における改良点は製造用具における硬化またはゲル化から得られる。この改良点は図６、７、１５および１６の写真より容易に認められる。図１５および１６は比較例Ｃのものであるが、図６および７は実施例１６のものである。図１１に、比較例Ｄの被覆研摩用品の表面プロファイル試験のアウトプットを示す。
【００９５】
【表９】

【００９６】
最も好ましい被覆研摩製品は低い表面仕上がり値とともに高いカットを有するものである。本発明の研摩用品はこの基準を満足する。
【００９７】
実施例 １７ 〜 ２０
これらの実施例の研摩用品は種々の接着剤の硬化を説明する。異なる接着剤を用いること以外は実施例１と同様の方法により研摩用品を作製し試験した。スラリー中の材料の重量比は実施例１と同一とした。実施例１７のための接着剤をＴＭＤＩＭＡ２とし、実施例１８のための接着剤をＢＡＭとし、実施例１９のための接着剤をＡＭＰとし、そして実施例２０のための接着剤をＴＡＴＨＥＩＣとした。試験結果を以下の表９に示す。比較例Ａは、ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング社、セント・ポール、ミネソタより市販されているグレード６００ウェットオアドライ・ＴＲＩ−Ｍ−ＩＴＥのＡウエイト紙とした。
【００９８】
【表１０】

【００９９】
実施例 ２１ 〜 ２４
異なるスラリーを用いること以外は実施例１６と同様の方法で実施例２１〜２４の被覆研摩用品を作製した。実施例２１においては４０μｍの平均粒子サイズの溶融アルミナグレイン（１００部）／ＴＭＤＩＭＡ２（９０部）／ＩＢＡ（１０部）／ＰＨ１（２部）からなる研摩スラリーを用い、実施例２２では４０μｍの平均粒子サイズの溶融アルミナグレイン（２００部）／ＴＭＤＩＭＡ２（９０部）／ＩＢＡ（１０部）／ＰＨ１（２部）からなる研摩スラリーを用い、実施例２３では４０μｍの平均粒子寸法の溶融アルミナグレイン（２００部）／ＡＭＰ（９０部）／ＩＢＡ（１０部）／ＰＨ１（２部）からなる研摩スラリーを用い、そして実施例２４では、４０μｍの平均粒子寸法の溶融アルミナグレイン（２００部）／ＴＡＴＨＥＩＣ（９０部）／ＩＢＡ（１０部）／ＰＨ１（２部）からなる研摩スラリーを用いた。比較例Ｅは、ミネソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング社、セント・ポール、ミネソタより市販されているグレード４００ウェットオアドライ・ＴＲＩ−Ｍ−ＩＴＥのＡウエイト紙とした。
【０１００】
ラップ試験
研摩用品を直径３５．６ｃｍのディスクとし、ＲＨストラスバーグ６ＡＸラッピング装置で試験した。ワークピースは直径７．５ｃｍの円形に揃え、ホルダーにセットした直径１．２ｃｍの３個の１０１８スチールロッドとした。ラッピングは水を用いないで行い、ワークピースへの通常の（鉛直の）負荷は１ｋｇとした。ワークピース駆動スピンドルを７．６ｃｍにオフセットした。ラップの中心からワークピース駆動スピンドル回転を６３．５ｒｐｍとした。ラップは６５ｒｐｍで回転させた。被覆研摩ディスクは二重被覆テープで研摩ホルダーに装着した。累積カット量を測定するために、５、１５、３０および６０分間隔で試験を中断した。試験結果を以下の表１０に示す。
【０１０１】
【表１１】

【０１０２】
コンポジットの適当な配列および形状の選択により、カット速度が最大化され得、スクラッチ深さが最小化され得、そしてスクラッチパターンの均一性が最大化されうる。
【０１０３】
本発明の被覆研摩用品は比較例Ｅの被覆研摩用品のように負荷が大きくない。本発明の被覆研摩用品のコンポジットの均一な配列および形状はその性能の増大に寄与する。
【０１０４】
本発明の被覆研摩用品を調製するための製造用具の製造の領域におけるガイダンスを提供するために、被覆研摩用品のための以下の寸法を提供するものを包括的に図１２〜１４、および包括的に１７〜１９に示す。寸法、すなわち、インチまたはアーク（ａｒｃ）の度、は以下の表１１に示す。
【０１０５】
【表１２】

【０１０６】
本発明の視野および精神から離れることなく本発明の種々の変形および改変が当業者にとって明白であり、そして本発明はここに例示の限定的な説明のための実施態様に限ると解されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研摩用品の断面の横面図である。
【図２】本発明の研摩用品を作製するための装置の模式図である。
【図３】本発明の研摩用品の外観図である。
【図４】リニアな溝の配列を有する研摩用品の上面の３０倍の倍率で撮った走査電子顕微鏡写真である。
【図５】リニアな溝の配列を有する被覆研摩用品の横面の１００倍の倍率で撮った走査電子顕微鏡写真である。
【図６】ピラミッド形状の配列を有する研摩用品の上面を２０倍の倍率で撮った走査電子顕微鏡写真である。
【図７】ピラミッド形状の配列を有する研摩用品の側面を１００倍の倍率で撮った走査電子顕微鏡写真である。
【図８】鋸刃形状の配列を有する研摩用品を３０倍の倍率で撮った走査電子顕微鏡写真（上面）である。
【図９】鋸刃形状の配列を有する研摩用品を３０倍の倍率で撮った走査電子顕微鏡写真（側面）である。
【図１０】本発明の研摩用品の表面プロファイル試験由来のグラフである。
【図１１】従来技術により作製した研摩用品の表面プロファイル試験由来のグラフである。
【図１２】リニアな溝の配列のための前面模式図である。
【図１３】リニアな溝の配列のための前面模式図である。
【図１４】リニアな溝の配列のための前面模式図である。
【図１５】従来技術の研摩用品を２０倍の倍率で撮った走査電子顕微鏡写真の上面図である。
【図１６】従来技術の研摩用品を１００倍の倍率で撮った電子顕微鏡写真の上面図である。
【図１７】特定パターンの配列のための前面模式図である。
【図１８】特定パターンの配列のための前面模式図である。
【図１９】特定パターンの配列のための前面模式図である。

Claims (23)

1. バインダー中に分散された複数の研摩グレインを有する研摩コンポジットを少なくとも一主要表面上に支持する裏材料を有する被覆研摩用品であって、該コンポジットが少なくとも１種の予め定められた形状を有し、該コンポジットが予め定められた配列で配置されている被覆研摩用品。
2. 前記バインダーがコンポジットを裏材料に接合する請求項１記載の用品。
3. 前記バインダーが照射エネルギーにより硬化性である請求項１記載の用品。
4. 前記少なくとも１種の予め定められた形状がピラミッドである請求項１記載の用品。
5. 前記少なくとも１種の予め定められた形状がプリズムである請求項１記載の用品。
6. 前記少なくとも１種の予め定められた形状が曲線である請求項１記載の用品。
7. 前記グレインが、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ガーネット、ダイヤモンド、立方体窒化ホウ素およびこれらの混合物からなる群から選択される請求項１記載の用品。
8. 前記バインダーが、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、アクリレート化イソシアヌレート樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリレート化ウレタン樹脂、アクリレート化エポキシ樹脂、グルーおよびこれらの混合物からなる群から選択される請求項１記載の用品。
9. 前記裏材料の実質的に全表面が前記コンポジットで覆われている請求項１記載の用品。
10. 前記裏材料の表面の少なくとも１部が前記コンポジットを有さない請求項１記載の用品。
11. 前記予め定められた形状が交差する溝により定義されるベースを有する請求項１記載の用品。
12. （１）バインダーと複数の研摩グレインとの混合物を含むスラリーを製造用具上に導入する工程；
    （２）裏材料の片側の主要表面をスラリーが濡らすように製造用具の外側表面に裏材料を導入することにより、中間用品を形成する工程；
    （３）該中間用品が製造用具の外側表面から分離する前にバインダーを少なくとも部分的に硬化またはゲル化させることにより、被覆研摩用品を形成する工程；および
    （４）該被覆研摩用品を製造用具から除去する工程；
    を包含する被覆研摩用品を作製する方法。
13. 前記バインダーが照射エネルギーにより硬化される請求項１２記載の方法。
14. 前記製造用具がシリンダー形状である請求項１２記載の方法。
15. 前記製造用具がベルトである請求項１２記載の方法。
16. 前記バインダーが熱エネルギーにより硬化される請求項１２記載の方法。
17. 製造用具から除去した後に被覆研摩用品を完全に硬化させる工程をさらに包含する請求項１２記載の方法。
18. （１）バインダーと複数の研摩グレインとの混合物を含むスラリーを、このスラリーが裏材料の前側を濡らすように裏材料上に導入することにより、中間用品を形成する工程；
    （２）外側表面を有する製造用具であって該製造用具の外側表面が特定のパターンを有するものに該中間用品を導入する工程；
    （３）中間用品が製造用具の外側表面から分離する前に少なくとも部分的にバインダーを硬化またはゲル化させることにより、被覆研磨用品を形成する工程；および
    （４）該製造用具から被覆研摩用品を除去する工程；
    を包含する被覆研摩用品を作製する方法。
19. 前記バインダーが照射エネルギーにより硬化される請求項１８記載の方法。
20. 前記製造用具がシリンダー形状である請求項１８記載の方法。
21. 前記製造用具がベルトである請求項１８記載の方法。
22. 前記バインダーが熱エネルギーにより硬化される請求項１８記載の方法。
23. 製造用具から除去した後に被覆研摩用品を完全に硬化させる工程をさらに包含する請求項１８記載の方法。

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